Устройство диагностирования шарикоподшипников электрической машины

Устройство диагностирования шарикоподшипников электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ШАРИКОПОдаИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ , содержащее частотомер и соеди3 1 (tHE iiiUTEKA ненные последовательно датчик пульсаций тока, режекторный фильтр, первый полосовой фильтр, отличающееся тем, что, с целью расширения области его применения путем пойьтения избирательности, оно снабжено умножителем, интег1 атором, последовательно соединенными датчиком вибраций , вторым полосовым фильтром и управляемой линией задержки, причем входы умножителя соединены с выходами первого полосового фильтра и управляемой линии задержки, а выход - и входом интегратора, к выходу которого подключен частотомер. ю ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ °

% °

РЕСПУБЛИК

3щ1 Н 02 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3594694!24-07 (22) 18.05.83 (46) О?.08.84. Бюл. И 29 (72) В.Н.Потапов и А.А.Смердев (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621.313.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р- 493864, кл. Н 02 К 15/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 796995, кл. Н 02 К 15/ОО., 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ШАРИКОПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИАШИНЫ, содержащее частотомер и соеди„„9U„, 1107220 A ненные последовательно датчик пульсаций тока, режекторный фильтр, первый полосовой фильтр, о т л и ч а ющ e e с я тем, что, с целью расширения области его применения путем повышения избирательности, оно снабжено умножителем, интегратором, последовательно соединенными датчиком вибраций, вторым полосовым фильтром и управляемой линией задержки, причем входы умножителя соединены с выходами первого полосового фильтра и управляемой линии задержки, а выход - c входом интегратора, к выходу которого подключен частотомер.! 1 107

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть испольэова1:n при их эксплуатации для определения состояния подшипников качения без разборки машины. с

Известно устройство контроля подшипников электрической машины, содержащее источник питания, соединенный через выключатели с обмотками полюсов статора электрической машины, и инди- 10 катор биения вала (1).

Недостаток этого устройства состоит в ограниченной области применения.

Наиблоее близко к изобретению по

l5 назначению и технической сущности устройство для диагностирования шарикоподшипников электрической машины, содержащее датчик пульсаций тока, режекторный фильтр, перестраиваемый

20 полосовой фильтр и частотомер, соедиг ненные последовательно <2 1.

Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная трудностью, а

25 иногда и невозможностью выделения полезной информации Из сигнала на фоне помех.

Для многих типов электрических машин амплитуда информативной состав30 ляющеи спектра пульсаций тока очень мала не только по сравнению с амплитудами двух сoставляющих cпектра пульсаций тока, обусловленных, например, источником питающего напряжения, магнитной асимметрией и другими причи- 35 нами, но и по сравнению с помехой типа "белый шум". Это часто делает практически невозможным выделение необходимой составляющей из сигнала.

Целью изобретения является расшиние области применения устройства пу" тем повышения избирательности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство диагностирования шарикоподшипников электрической машины, содержащее частотомер и соединенные последовательно датчик пульсаций тока, режекторный фильтр и первый полосовой фильтр, снабжено умножителем, интегратором, последовательно соеди- 50 ненными датчиком вибраций, вторым полосовым фильтром и управляемой линией задержки, причем входы умножителя соединены с выходами первого полосового фильтра и управляемой.линии задержки, а выход — с входом интегратора, к выходу которого подключен частотомер. в шарикоподшипнике, полученных при вращении подшипника без проскальзывания

Во -dìcosg

Π— числа тел качения, — частота вращения внутренне"о кольца", D — диаметр подшипника по центрам тел качения, — диаметр тел качения, угол контакта в подшипнике.

В спектре вибраций электрической машины также„ как и в спектре пульсаций тока, присутствует составляющая с частотой вращения шариков, обус1ловленная кинематическим взаимодей ствием вращающегося ротора и тел качения. Эта составляющая по сравнению с другими, вызванными силовыми взаимодействиями между деталями работающей электрической машины, отличается очень малой величиной, затрудняющей ее выделение обычными средствами на фоне вибрационного шума, других составляющих, влияния резонансных зон.

Датчик 4 вибраций преобразует вибрации контролируемой машины в электрический сигнал. С помощью второго полосового фильтра 5 выделяется участок спектра вибраций электрической машины, содержащий составляюГде Z

220 2

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 пуль" саций тока, режекторный фильтр 2, первый полосовой фильтр 3, датчик 4 вибраций, второй полосовой фильтр 5, управляемую линию 6 задержки, умножитель 7, интегратор 8 и частотомер 9.

Устройство работает следующим образом.

Г датчика 1 пульсаций тока электрический сигнал, содержащий различные спектральные составляющие, поступает на режекторный фильтр 2, имеющий автоматическую настройку на частоту питания и осуществляющий подавление основной гармоники напряжения питания для электродвигателей переменного тока. Первый полосовой фильтр 3 выделяет из спектра пульсаций тока электрической машины информативную составляющую с частотой вращения шариков. Частота информативной составляющей приблизительно определяется из кинематических соотношений

I)07220 бо специальный шунт, установленный в цепь электрической машины. Датчиком вибрации может служить, например, пьезоэлектрический вибропреобразователь. Режекторный фильтр может быть собран на базе, двойного П-образного активного R< -фильтра. В качестве полосовых фильтров могут быть применены практически любые известные схеО мы, поскольку требования к полосе пропускания и добротности не являются жесткими. В общем случае может быть предусмотрена и ручная перестройка этих фильтров с целью реализации

5 измерения контролируемого параметра при различных режимах по частоте вращения электрической машины. Управляемая линия временной задержки должна осуществлять плавноизменяющуюся за20 держку сигнала от 0 до нескольких десятых долей секунды. Это осуществляют ультразвуковые линии задержки или задержки на бикрадных схемах. Умножитель может быть выполнен на базе

5 элементов с регулируемым коэффициентом передачи, являющимся функцией одного из сомножителей, например на базе микросхем с большим коэффициентом усиления, полевых и ИОП-транзисторов.

30 В качестве интегратора может быть использована стандартная схема на базе операционного усилителя. Частотомером может служить любой известный измеритель частоты. щую с той же частотой вращения шариков. Управляемая линия 6 задержки ч умножитель 7 и интегратор 8 служат для получения функции взаимной корреляции выделенных участков спектра пульсаций тока и спектра вибраций электрической машины.

Спектры пульсаций электрического тока и вибраций различны по своей природе и обусловлены разными причинами и источниками. Так,;спектр пульсаций тока в сильной степени зависит от источника электрического . питания, неравномерности магнитного поля, коммутационных процессов, а 1 спектр вибраций — от силовых взаимодействий, дисбаланса вращающихся деталей, зон механического резонанса.

В,этих спектрах различны не только гармонические составляющие, но также и шумовые помехи, которые, в общем случае, не коррелированы между собой.

Однако в обоих спектрах присутствует составляющая с частотой вращения шариков. 2

Функция взаимной корреляции двух гармонических сигналов одинаковой частоты есть гармонический сигнал той же частоты с амплитудой, зависящей от переменной временного сдвига 7, (времени задержки), а функция взаимной корреляции двух гармонических сигналов разной частоть1 равна нулю. Функция взаимной корреляции двух выделенных участков спектра 35 пульсаций тока и спектра вибраций от параметра задержки Т содержит только гармоническую составляющую с частотой вращения шариков, так как даже если в полосы прозрачности поло- 4О совых фильтров попадают другие составляющие с неодинаковыми частотами, то в функции взаимной корреляции они не проявляются, а функция взаимной корреляции шумовых помех является 4

45 очень быстрозатухающей функцией параметра

Управляемая линия 6 задержки изменяет 7, выделенные участки спектров перемножаются на умножителе 7 а

50 интегратор 8 определяет результат за

:время изменения Т . Это обеспечивает возможность измерения частоты информативной составляющей, имеющей амплитуду, соизмеримую с уровнем шумов, с помощью частотомера 9.

В качестве датчика пульсаций тока можно использовать одну из обмоток электрической машины или ее часть лиИспользование предлагаемого устройства позволяет измерить контролируемый диагностический параметр в электрических машинах, в которых невозможно было осуществить измерение устройствами на основе обычных избирательных систем, что приводит к расширению области его применения.

Кроме того, применение предлагаемого устройства допускает присутствие значительных помех как в спектре пульсаций электрического тока (обусловленных влиянием электрических полей различных энергосистем, например, на борту летательного аппарата), так и в спектре вибрации электрической машины (обусловленных внешними вибрациями, воздействующими на электрическую машину, установленную, например, на борту летательного аппарата), что позволяет использовать устройство не только в условиях лабораторий, но также когда электрическая машина установлена на рабочем месте, например

»072го

Составитель В.Алфимов

Редактор И.Николайчук Техред С. Мигунова Корректор Е.Лушиникова

Заказ 5772/39 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

»»»» « » у»

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 на борту летательного аппарата. Это ,также расширяет область применения.

Расширение области применения уст" ройства диагностирования шарикоподшипников электрической машины применительно к авиационной технике позволяет увеличить число авиационных электрических машин, контролируемых с целью определения фактического технического состояния, что приводит к повышению эффективности использования изделий авиационной техники.

Аналогичный эффект создается и в других областях техники, использующих электрические машины.